专利名称：内置阀胆式可校调动态流量平衡阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种控制流量的阀门，更具体的说，是涉及一种髙精度内置阀胆式可校调动 态流量平衡阀。
背景技术：
流体输配管网中普遍存在着的水力失调的现象将会带来如下危害(1)实际流量与设 计流量不符，影响管网工作效果。如在采暖和中央空调水系统中，由于存在水力失调的现 象，引起末端流量过小或过大，造成冷热不均的现象，直接影响采暖和空调效果，引起客 户投诉。(2)可引起管网设备的损坏，造成故障，严重者会引发事故。过高的流量会对管道和#备产生较大的冲击，并产生振动和噪声，影响管网寿命，引起管网设备的损坏。过 小的l量同样会引起设备的停机或保护，使管网不能正常工作。在一些生产性管网中，如 钢铁企业高炉冷却水系统，过小的冷却水流量会引起安全事故。(3)造成大量的能量浪费。 管网中某些管段或设备超过设计流量，会造成能量的浪费，有些管段流量过小，为满足工 作需要，经常采用增加水泵功率的方法，造成能耗的增加。引起管网水力失调的因素很多，主要有以下几点(1)水力平衡的计算不精确。重视了 最不利环路的阻力，而其它环路的资用压力大于所需值，引起水流短路，从而水系统失去平 衡。(2)水力平衡的计算虽然精确，但由于受到管径规格的限制，不可能由管径的变化来消 除管路阻力的变化；同时管路中的阀门、末端装置等各部分的局部阻力可能随产品而异，施 工中也可能存在问题。(3)水泵的选型不当，造成其实际运行点偏离设计运行点。(4)水 系统管网中存在着动态的变化，用户水流量的调节改变，将引起整个系统管用的水力不平衡。 (4)旧系统改造、逐年并网、供热供冷面积逐年扩大的管网系统， 一次性的平衡计算或辅助 节流孔板是行不通的，也会引起水力失调。解决水力失调的措施通常有以下几种(1)安装手动调节阀(普通调节阀门、静态流量平衡阀)。在系统使用前需要讲行预调节。通过专用的流量仪或压差控制器一级一级进行， 同时必须保证只有上一级调试好了才能进行下一级的调试。系统的调试非常麻烦。特别是大 系统。并且。调试完成以后水系统不能发生变化，否则需要重新调试，显然这是不可能的。(2)安装节流孔板。通过节流孔板来消除一定的压力，保持水力平衡，但此法不能完全解决 水力失调现象，同时节流孔板应用也不便。孔I: l易堵塞，不能适应水系统的动态变化。(3)加大水泵的流量这种方法使水系统处于大流量，小温差的运行状态.水泵功率大于设计功率，耗能较多，只有在不得已的情况下才可使用。(4)安装动态流量平衡阀。它不需要对系统进行初调节，根据设计流量和选型。对照产品图表可以一次或者自动设定流嚣，满足使用要求，节省设计和调节时间，水力稳定性好，调节精度维持在±5%此类阀门在国外有30年的使用 实践经验，在国内刚刚使用。目前，动态流量平衡阀技术已逐渐被设计部门接受，将越来越广泛地用于实际工程中， 动态流量平衡阀又称为自力式流量控制阀，具有较高的技术要求和含量，属于调节阀中的 一个新范畴。当前，国际上仅有欧美三家公司掌握着动态流量平衡阀的核心技术，其他品 牌的动态流量平衡阀产品都由这三家公司提供关键部件。由于涉及技术保护问题，国外论 述动态流量平衡阀结构设计的论文较少。国内自动流量平衡阀市场主要依赖进口，价格很 高，也有部分厂家生产仿制产品，但由于没有系统的理论作为指导，其产品工作压差范围 小，流量控制精度低，并且存在严重的振动噪音，无法满足实际工程的需要。国内有许多 研究，大多局限在应用领域，而对阀门本身的结构、流场及其运动及动力特性研究属于空 白。固定式动态流量平衡阀，虽然可有效的控制通过的流量保持一个常值，但由于流量值 被锁定，因此只适用于恒定流量且其设计流量已知的管路及设备中，在目前管路变流量设计逐渐增多的情况下，其应用范围受到限制。虽然现在市场上出现了国外品牌的动态平衡 电动调节阀，但其容易产生振动、使用寿命短，其内部的橡胶膜片容易疲劳失效，成为制 约其推广应用的瓶颈。发明内容本发明的目的就是为了解决上述问题，提出一种内置阓胆式可校调动态流量平衡阓，该 平衡阀可通过连杆调节阀胆的开度，设定所需流量，同时确保该对应的流量在允许的压差范 围内恒定，不受其他环路或末端水流量改变引起系统压力改变的影响，使得变流量水系统的 动态平衡设计得以实现。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案一种内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，它包括阀体、阀胆、上密封盖、密封压盖及连 杆，其中连杆连接阓胆依次穿过上密封盖和密封压盖后伸出阀门，与调节手柄或执行器连接 以控制阀门的开度。所述阀胆通过紧固螺钉与阀体固联。所述上密封盖与阀体嫘纹安装，密封压盖与上密封盖嫘纹安装。所述阀胆由阀胆上端帽、感压板、紧固螺钉、挡流板、定位轴、调流筒体、内弹簧、外 弹簧、下筒体、调压滑筒、定位衬筒组成。阔胆上端帽与调流筒体通过紧定嫘钉固联组成调 流筒，通过调节调流筒的位置，可以改变调流筒与阀胆下筒体之间的相对位置，从而改变其 侧壁开孔的流通面积，达到调节流量的目的。所述感压板与调压滑筒通过定位衬筒固联，套装在定位轴上；在轴上套装内弹簧，在感 压板衬筒外套装外弹簧感压板感应阀胆内腔与上外腔之间的压差，与内外弹簧作用力平衡, 当压差变化时，弹簧发生伸縮，感压板位置发生变化，带动调压滑筒沿下筒体内壁滑动，改 变下筒体側壁开孔的流通面积，达到调节压力的目的。在感压板和阀胆内腔之间设挡流板和调流筒体的整流板，用于稳定腔内压力，整流板上 开有若干小孔。所述定位轴和下筒体通过螺母固联，定位轴有一台阶用于内弹簧定位。 所述阀胆上端帽内壁加工成锥面，在感压板位置发生变化时，改变感压板与锥面之间的 流通面积，起到修正流量的作用。本发明的有益效果是流量精度高，工作压差范围广，结构简单可靠，寿命长，安装、 维修方便。弥补国内国际空白，可满足工程需要，具有较大的推广使用前景。
图1为阀胆开度100%时的组装图；图2为阀门的组装图；图3为阀门的流量-压差性能示意图。图中l.阀胆上端帽，2.感压板，3.紧固螺钉，4.挡流板，5.定位轴，6.调流筒体，7.内弹 簧，8.外弹簧，9.下筒体，IO.调压滑筒，ll.定位衬筒，12.连杆，13.密封压盖，14.上密封盖， 15.阀体，16.紧固螺钉，17.阀胆。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。图1中，内置阀胆式的动态流量平衡阀，它包括阀体15、阀胆17、上密封盖14、密封 压盖13、连杆12、紧固螺钉16等组成。阀胆17通过紧固螺钉16固定在阀体15内部，可以 单独拆装，通过连杆12伸出上密封盖14和密封压盖13,可以通过调节连杆12对阀胆17开 度进行调节。本阀门的阀胆17用紧固螺钉16固定在阀体15内腔，外延连杆12以便于调节 阀门的开度，其上有上密封盖14用螺纹与阀体15紧固密封在一起，利用密封压盖13和V型 橡胶圈密封连杆。阀胆17是本阀门的关键部件。图2中，阀胆17的下筒体9和调流筒体6上分别开有经过计算的过流孔，阀胆上端帽1 上开有锥面做为出水的补充和微调。阀胆17内的阀胆上端帽1、调流筒体6、感压板2、挡流板4、调压滑筒IO、内弹簧7、 外弹簧8连接在一起，当连杆12上下活动时，其组件也上下活动，调节阀门的开度。阀胆17内是一个同轴空心体，在调流筒体6和调压滑筒10之间分别有精确计算的嫘旋 内弹簧7、外弹簧8。下筒体9底部两端用定位衬筒11和嫘母把定位轴5固定在其上阀胆上端帽1和调流筒 体6用紧定螺钉3固定在一起；感压板2和调压滑筒10用紧定螺钉固定在一起。 本发明还提供了一种高精度可校调动态流量平衡阔计算方法。 对于需求流量为某一固定值时1、 阀门左侧为进水口，在阀胆下筒体9的外部，进水压力为P,;水从阀胆下部的下筒体 9进水孔处进入阀胆内腔，其压力为P2;在阀胆的调流筒体6和阀胆上端帽1的外部以及出水口处，其压力为P3。阀门两端的压力差AP-APl2+AP23,本发明采用将AP23设计为定徵△Pl2随AP变化而变化。2、 对于阀胆的下筒体9而言，外部进水口压力为h,阀胆内腔压力为P"两端压力差为APa根据流量公式q^A^,需求流量q、流量系数l为定值，而压差APu在随系统压差变化，所以过流面积A需要随压差变化而变化。3、 对于阀胆的调流筒体6和阀胆上端帽1而言，阀胆内部压力为P"外部出水口压力为P,。根据流量公式q=5A^f^ ,需求流q、流量系数S为定值，而压差AP23为定值，所以过流面积A不需要变化。当需求流量需要增大或变小时对于阀胆的调流筒体6和阀胆上端帽1而言，阀胆内部压力为P2，外部出水口压力为P"根据流量公式q^A^ ，流量系数6为定值，而压差APa为定值，当需求流量q增大或变小时，只需要过流面积A随着变大或变小。而本阀门可以通过外部的连杆12控制阀门的开度达 到要求。本发明的结构，在压差为APa-APb范围内，可使阀门在开度20"100%范围内任意调节， 并且流量随着开度的变化呈线性变化，流量控制精度达到±5%。上述参数变量的意义(1) AP:阀门两端的即时压力差(2) APa:阀门两端的最小工作压力差(3) APb:阀门两端的最大工作压力差(4) P1:系统给定的阀门进水口的压力(5) P2:阀胆内腔的压力(6) P3:系统给定的阀门出水口的压力(7) APu,:阀门进水口与阀胆内腔之间的压力差(8) AP23::阀胆内腔与阀门出水口之间的压力差(9) q:管路需求流量(10) l:流量系数，可以通过试验进行标定，与雷诺数Re有关(11) A1:阀胆出水口的过流面积(12) A2:阀胆进水口的过流面积 图3为阀门的流量-压差性能示意图。把阀门装在管路系统上后，有一个不稳定的压力差施加在阀门的进口和出口处，这个压力差就是阀胆进水口和出水口的压力差AP。当用户通过调节连杆12确定阀门的流量和开度后，把连杆12的位置固定住，只要压差在厶Pa APb范围内变化，阔门就可以满足用户的流量稳定的要求。在开度确定好后，阀门的下筒体9固定， 调流筒体6相对于阀胆下筒体9的位置是固定的，也就是调流筒体6上的过流面积是不变的。根据流量公式q^A^可知，流量系数l为定值，流量q需求是定值，调流筒体6的过流面积Ai是定值，所以只需要压差AP23为定值。为了达到压差厶P23为定值的要求，本发明是通过如下方式实现的。阀门两端的压力差A P=AP12+AP23， AP在APa APb范围内变化。当AP增大，需要AP!2增大。当厶P增大， AP23和APu会瞬间跟随增大，感压板2上部两端的平衡会被破坏，根据力学关系，感压板2 在水压差的作用下，会带动感压板2、调压滑筒10向上活动，直到使AP23建立好新的平衡， 即AP23稳定在设计值范围。我们注意到，当调压滑筒10随着活动件2向上走的过程中，下筒体9的过流面积A2在变小，根据流量公式q=A,，需求流量q、流量系数&为不变，过流面积A2在变小，则压差APu增大，厶P-APu+AP23又重新建立新的平衡关系，达到要 求。反之，当压差AP减小时也一样。图1为阀胆开度100%的组装图，当系统支路变化或需求流量变小时，通过连杆12调节 阈门的开度即可。连杆12向下，带动调流筒体6、挡流板4跟随下移，同时阀胆的进水口即 阀胆下筒体9的过水面积A2减小，出水口即调流筒体6的过水面积A,也减少，根据流量公式q^A^F^ ,流量系数；为定值，而压差AP23为定值，过流面积A,较小，所以流量q也跟随减小，达到调节的目的。反之，当阀门开度小于100%时，流量需要增加，只要向上调节 连杆12即可。
权利要求
1. 一种内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是它包括阀体(15)、阀胆(17)、上密封盖(14)、密封压盖(13)及连杆(12)，其中连杆(12)连接阀胆(17)依次穿过上密封盖(14)和密封压盖(13)后伸出阀门，与调节手柄或执行器连接以控制阀门的开度。
2、 根据权利要求l所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述阀胆(17) 通过紧固螺钉(16)与阀体(15)固联。
3、 根据权利要求l所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述上密封盖 (14)与阀体(15)螺纹安装，密封压盖(13)与上密封盖(14)螺纹安装。
4、 根据权利要求l所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述阀胆(17) 包括下筒体(9),其内壁套装调流筒体(6):感压板(2)穿过下筒体(9)和调流筒体(6); 下筒体(9)内还固联定位轴(5),在定位轴轴(5)上套装内弹簧(7),在感压板(2)外套 装外弹簧(8);调流筒体(6)上部还与阀胆上端帽(1)固联；在调流筒体(6)的隔板上部 和感压板(2)间有一个挡流板(4)。
5、 根据权利要求4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述定位轴(5) 和下筒体(9)通过定位衬筒(11)固联，定位轴(5)有一台阶用于内弹簧(7)定位。
6、 根据权利要求4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述下筒体(9) 和调流筒体(6)上开有过流孔。
7、 根据权利要求4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阆，其特征是所述感压板(2) 下安装调压滑筒(10)，两者在水力的作用下上下活动，并且与内弹簧(7)、外弹簧(8)的 力建立平衡关系。
8、 根据权利要求1或4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述调流 筒体(6)、阀胆上端帽(1)、挡流板(4)通过连杆(12)上下移动，调节平衡阀的开度。
9、 根据权利要求4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述阀胆上端 帽(1)内有校正锥面用于流量的微调校正。
10、 根据权利要求4所述的内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，其特征是所述阀胆上 端帽(1)的中间隔板处有若干小孔用以减缓水流的冲击。
全文摘要
本发明公开了一种内置阀胆式可校调动态流量平衡阀，它具有动态流量平衡阀的功能，可在一定压差范围内根据需求调节通过阀门的流量。它由阀体、内置独立可拆卸阀胆、密封压盖、连杆及执行器等部件组成。阀体内固装阀胆，与阀胆连接的连杆穿过上密封压盖连接调节手轮或执行器，控制阀门的开度以调节流量。阀胆由感压板、调压滑筒、内弹簧、外弹簧、带校正锥面的阀胆上端帽、调流筒体、下筒体等构成。本发明具有流量调节范围大，流通能力大、控制精度高、工作压差范围广、组装方便、寿命长、阀胆可以单独拆卸、制造成本低的特点。可应用于中央空调、供热管网水系统、石油、化工、电厂等行业，从根本上解决水力失调的现象，满足流量控制的要求。
文档编号F16K17/20GK101270829SQ200810015958
公开日2008年9月24日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者史乃川, 张新华, 郭健翔 申请人:济南角度科技发展有限公司